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ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE CIENCIAS
ESCUELA DE CIENCIAS QUÍMICAS
“PROCESOS DE FOTOCATÁLISIS CON LUZ SOLAR Y EL
MÉTODO DIP – COATING PARA LA REDUCCIÓN DE
COLIFORMES DE AGUAS RESIDUALES DEL BARRIO LA
CIÉNEGA CON DESEMBOCADURA EN EL EMBALSE AGOYAN”
TRABAJO DE TITULACIÓN:
TIPO: PROYECTOS TÉCNICO
Presentado para optar el grado académico de:
INGENIERA EN BIOTECNOLOGÍA AMBIENTAL
AUTORA: CASTILLO HIDALGO ERIKA DANIELA
TUTORA: ING. SOFÍA CAROLINA GODOY PONCE
Riobamba – Ecuador
2017
-
ii
©2017, Erika Daniela Castillo Hidalgo
Se autoriza la reproducción total o parcial, con fines académicos, por cualquier medio o
procedimiento, incluyendo la cita bibliográfica del documento, siempre y cuando se reconozca el
Derecho de Autor.
-
iii
ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE CIENCIAS
ESCUELA DE CIENCIAS QUÍMICAS
El Tribunal del Trabajo de Titulación certifica que: El Trabajo técnico: “PROCESOS DE
FOTOCATÁLISIS CON LUZ SOLAR Y EL MÉTODO DIP – COATING PARA LA
REDUCCIÓN DE COLIFORMES DE AGUAS RESIDUALES DEL BARRIO LA
CIÉNEGA CON DESEMBOCADURA EN EL EMBALSE AGOYAN”, de responsabilidad
de la señorita: Castillo Hidalgo Erika Daniela, ha sido prolijamente revisado por los Miembros
del Tribunal del Trabajo de Titulación, quedando autorizada su presentación.
NOMBRE FIRMA FECHA
Ing. Sofía Godoy …………………. ……………………
DIRECTOR TRABAJO TITULACIÓN
Dra. Cumandá Carrera …………………. ……………………
MIEMBRO DEL TRIBUNAL
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iv
DECLARACIÓN DE AUTENTICIDAD
Yo, Erika Daniela Castillo Hidalgo, declaro que el presente trabajo de titulación es de mi autoría
y que los resultados del mismo son auténticos y originales. Los textos constantes en el documento
que provienen de otra fuente están debidamente citados y referenciados.
Como autora, asumo la responsabilidad legal y académica de los contenidos de este trabajo de
titulación.
Riobamba, 10 de agosto del 2017
-------------------------------------
Erika Daniela Castillo Hidalgo
C.I. 060408216-4
-
v
Yo, Erika Daniela Castillo Hidalgo soy responsable de las ideas, doctrinas y resultados expuestos
en este trabajo experimental y el patrimonio intelectual del trabajo de titulación pertenece a la
Escuela Superior Politécnica de Chimborazo.
---------------------------------------
Erika Daniela Castillo Hidalgo
C.I. 0604082164-4
-
vi
DEDICATORIA
Este Trabajo de Titulación está dedicado a mi padre Erick Danilo Castillo Cevallos, por ser uno
de los ejes fundamentales de mi vida, por demostrarme que ante cualquier adversidad se debe
continuar mirando hacia adelante con positivismo, entrega y dedicación, que el amor es infinito
y sobrepasa eternidades; y, por demostrarme que la Familia es lo más importante.
A mis hermanos Andrés, Samantha y Zaskya, por impulsarme siempre a seguir adelante, por su
confianza, apoyo y amor incondicional. Son la inspiración más grande en mi vida, a quienes me
debo y por quienes lucho cada día.
Quiero dedicar este Trabajo de Titulación especialmente a mi madre Nanci Emitelia Hidalgo
Barriga por ser, junto a mi padre, el eje fundamental de mi vida, por que iniciamos juntas este
sueño y aunque físicamente ahora no te encuentres a mi lado esto fue por ti y para ti, porque
siempre fuiste un ejemplo de lucha, amor y constancia, que espiritualmente siempre me
acompaña porque nos demostraste que ante cualquier obstáculo que se presenta debemos luchar
y aferrarnos a la vida por las personas que amamos, cada mañana veo tu rostro reflejado en mis
hermanos, un sueño que lo perseguíamos juntas y que hoy se convierte en realidad, este éxito es
nuestro.
Erika.
-
vii
AGRADECIMIENTO
Agradezco a Dios por cada día, por cada bendición, por mi familia porque ante los momentos de
adversidad supo darme consuelo y fortaleza para cumplir con cada uno de mis sueños.
Agradezco a mis padres por ser el eje fundamental de mi vida, por entregarme su amor protección,
y por ser mi ejemplo de dedicación y sacrificio constante para salir adelante; a mis hermanos por
ser mi apoyo y mi motivación, porque simplemente son la mejor bendición que la Dios me dio.
Quiero hacer extensivo mi agradecimiento a mi familia y a cada una de las personas que llegaron
a mi vida en el momento indicado.
Al Gobierno Autónomo Descentralizado Parroquial de Ulba y a la Central Hidroeléctrica Agoyán
por brindarme las facilidades para eldesarrollo de este Trabajo de Titulación.
A la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, y a los docentes que la conforman quienes
impartían sus conocimientos para mi desarrollo estudiantil, especialmente a mi Tutora del Trabajo
de Titulación y Miembro del Tribunal que me apoyaron para la realización de este Trabajo
Técnico de Titulación.
A mi tutora Ingeniera Sofía Godoy, por brindarme su conocimiento, apoyo y amistad para el
desarrollo de mi Trabajo de Titulación.
Erika.
-
viii
ÍNDICE DE CONTENIDO
Pág.
RESUMEN ..................................................................................................................................xv
SUMARY .................................................................................................................................. xvi
INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................1
CAPÍTULO I ................................................................................................................................5
1. MARCO TEÓRICO REFERENCIAL. ..................................................................... 5
1.1. Antecedentes ................................................................................................................ 5
1.2. Marco Conceptual ....................................................................................................... 6
1.2.1. Diagnóstico situacional de Baños ................................................................................ 6
1.2.1.1. Distribución territorial .................................................................................................. 6
1.2.1.2. Descripción situacional de las aguas residuales de Baños de Agua Santa. .................. 7
1.2.2. Diagnóstico situacional de Ulba. .................................................................................. 8
1.2.2.1. Distribución territorial. ................................................................................................. 8
1.2.3. Coliformes de las aguas residuales. ........................................................................... 10
1.2.3.1. Características morfológicas....................................................................................... 10
1.2.3.2. Condiciones para el crecimiento. ................................................................................ 10
1.2.4. Legislación actualizada. ............................................................................................. 11
1.2.5. Energía Solar en procesos de desinfección en el Ecuador. ...................................... 12
1.2.5.1. Radiación Solar ........................................................................................................... 12
1.2.5.1.1. UV –A .......................................................................................................................... 12
1.2.5.1.2. UV – B ......................................................................................................................... 12
1.2.5.1.3. UV – C ......................................................................................................................... 13
1.2.5.2. Procesos de Fotocatálisis. ........................................................................................... 13
1.2.5.2.1. SODIS. ......................................................................................................................... 14
1.2.5.2.2. Procesos de oxidación avanzada (AOPs). .................................................................. 14
1.2.5.2.3. Dióxido de Titanio (TiO2) en procesos de oxidación avanzada .................................. 14
1.2.5.2.4. Dip-Coating. ............................................................................................................... 15
CAPÍTULO II ............................................................................................................................17
1. METODOLOGÍA. ..................................................................................................... 17
2.1 Especificación de las variables. ................................................................................ 17
2.2. Unidad de Análisis .................................................................................................... 17
2.3. Población de Estudio ................................................................................................. 18
2.4. Tamaño de Muestra .................................................................................................. 18
2.5. Selección de muestra ................................................................................................. 18
2.6. Técnicas de Recolección de Datos ............................................................................ 18
2.7. Procedimiento. .......................................................................................................... 19
-
ix
2.7.1. Fotocatálisis con luz solar y el método dip – coating para la reducción de coliformes
de aguas residuales del barrio la Ciénega con desembocadura en el embalse Agoyán.
..................................................................................................................................... 20
2.7.1.1. Preparación de los requerimientos de fotocatálisis con luz solar y del método Dip –
Coating. ....................................................................................................................... 20
2.7.1.2. Desarrollo de los procesos de fotocatálisis con luz solar y el método Dip-Coating para
la reducción de coliformes en aguas residuales. ......................................................... 20
2.7.1.2.1. Procedimiento SODIS. ................................................................................................ 20
2.7.1.2.2. Procedimiento SODIS/Dip – Coating. ........................................................................ 21
2.7.1.3. Reducción de coliformes de aguas residuales del barrio la Ciénega con desembocadura
en el embalse Agoyán. ................................................................................................. 24
2.8. Análisis estadístico. ................................................................................................... 24
2.8.1. Prueba de Kruskal-Wallis. .......................................................................................... 24
2.8.2. Prueba T. ..................................................................................................................... 24
CAPÍTULO III. ..........................................................................................................................25
3. ANÁLISIS DE RESULTADOS. ............................................................................... 25
3.1. Fotocatálisis con luz solar y el método Dip–coating para la reducción de coliformes
de aguas residuales del barrio la Ciénega con desembocadura en el embalse
Agoyán. ....................................................................................................................... 25
3.1.1. Preparación de los requerimientos de fotocatálisis con luz solar y del método Dip–
Coating. ....................................................................................................................... 25
3.1.2. Desarrollo de los procesos de fotocatálisis con luz solar y el método Dip-Coating para
la reducción de coliformes en aguas residuales. ....................................................... 25
3.1.3. Reducción de coliformes de aguas residuales del barrio la Ciénega con
desembocadura en el embalse Agoyán. ...................................................................... 26
3.1.3.1. SODIS. ......................................................................................................................... 26
3.1.3.1.1. Desinfección por radiación solar. ............................................................................... 26
3.1.3.1.2. SODIS después de 12 días. .......................................................................................... 27
3.1.3.1.3. Verificación de la reducción de coliformes mediante SODIS. .................................... 27
3.1.3.1.4. Identificación del número de coliformes en las placas Compact Dry EC para SODIS.
..................................................................................................................................... 29
3.1.3.2. SODIS/Dip-Coating. ...................................................................................................... 30
3.1.3.2.1. Inmovilización del TiO2 en las varillas de vidrio (Dip-Coating). ............................... 30
3.1.3.2.2. Desinfección por radiación solar empleando Dip-Coating. ....................................... 33
3.1.3.2.3. Desinfección por radiación solar empleando Dip-Coating después de 12 días. ........ 34
3.1.3.2.4. Verificación de la reducción de coliformes mediante SODIS/Dip-Coating. ............... 34
-
x
3.1.3.2.5. Identificación del número de coliformes en las placas Compact Dry EC para
SODIS/Dip-Coating. .................................................................................................... 36
3.2. Análisis estadístico. ................................................................................................... 37
3.2.1. Prueba de Kruskal-Wallis para SODIS. .................................................................... 37
3.2.2. Prueba de Kruskal-Wallis para SODIS/Dip-Coating. ............................................... 39
3.2.3 Prueba T. ..................................................................................................................... 41
CONCLUSIONES. .....................................................................................................................44
RECOMENDACIONES. ...........................................................................................................46
BIBLIOGRAFÍA
ANEXOS
-
xi
ÍNDICE DE TBLAS.
Págs.
Tabla 1-1. Población del Cantón Baños de Agua Santa de acuerdo al censo del 2010 ................6
Tabla 2-1. Servicio de alcantarillado o de otros medios para parroquias urbanas y rurales del
cantón Baños de Agua Santa .........................................................................................................8
Tabla 3-1. Jerarquía de Asentamientos .........................................................................................9
Tabla 4-1. Cobertura de Servicios Básicos .................................................................................10
Tabla 1-2. Identificación de variables ........................................................................................17
Tabla 1-3. Resultados del análisis microbiológico SODIS ........................................................26
Tabla 2-3. Conteo de coliformes después de 12 días aplicando SODIS ....................................27
Tabla 3-3. Inmovilización del dióxido de titanio (TiO2) en las varillas de vidrio ......................30
Tabla 4-3. Peso final de las varillas de vidrio con dióxido de titanio inmovilizado en ella........31
Tabla 5-3. Varillas de vidrio con dióxido de titanio seleccionadas al azar, de acuerdo al peso
final adquirido para someterlas al proceso SODIS/Dip-Coating ................................................32
Tabla 6-3. Resultados del análisis microbiológico de SODIS/TiO2 ...........................................33
Tabla 7-3. Conteo de coliformes después de 12 días de aplicación de SODIS/Dip-Coating .....34
Tabla 8-3. Rangos para Kruskal-Wallis .....................................................................................37
Tabla 9-3. Prueba de Kruskal-Wallis .........................................................................................37
Tabla 10-3. Rangos para Kruskal-Wallis ...................................................................................39
Tabla 11-3. Prueba de Kruskal-Wallis .......................................................................................39
Tabla 12-3. Estadísticos de grupo para la prueba T ...................................................................41
Tabla 13-3. Prueba de muestras independientes ........................................................................41
-
xii
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES.
Págs.
Ilustración 1-1. Proceso de fotocatálisis del dióxido de titanio TiO2. .......................................15
Ilustración 2-1. Etapas del proceso Dip-Coating ........................................................................16
Ilustración 1-2. Procedimientos realizados en el Trabajo de Titulación .....................................19
Ilustración 2-2. Imagen proceso SODIS. ....................................................................................21
Ilustración 3-2. Imagen de la inmovilización del TiO2 en varillas de vidrio ..............................22
Ilustración 4-2. Imagen del proceso SODIS/Dip-Coating ..........................................................23
Ilustración 1-3. Identificación de coliformes SODIS .................................................................29
Ilustración 2-3. Identificación de coliformes SODIS/Dip-Coating ............................................36
Ilustración 3-3. Número de coliformes mediante SODIS en relación al tiempo de exposición. 38
Ilustración 4-3. Número de coliformes mediante SODIS/Dip-Coating en relación al tiempo de
exposición ....................................................................................................................................40
Ilustración 5-3. Número de coliformes mediante SODIS después de 12 días ............................42
Ilustración 6-3. Número de coliformes mediante SODIS/Dip-Coating después de 12 días .......43
-
xiii
ÍNDICE DE GRÁFICOS.
Págs.
Gráfico 1-1. Calidad del Agua del Cantón Baños de Agua Santa .................................................7
Gráfico 1-3. Número de coliformes reducidas mediante SODIS ...............................................27
Gráfico 2-3. Número de coliformes mediante SODIS después de 12 días ................................28
Gráfico 3-3. Número de coliformes reducidas mediante SODIS/ Dip – Coating ......................34
Gráfico 4-3. Número de coliformes mediante SODIS/ Dip - Coating después de 12 días ........35
-
xiv
ÍNDICE DE SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS:
SODIS: Desinfección solar.
TiO2: Dióxido de titanio.
UV: Luz ultravioleta.
UVA: Luz ultravioleta en la región A.
UVB: Luz ultravioleta en la región B.
UVC: Luz ultravioleta en la región C.
nm: Nanómetro (1 nanómetro, nm= 10-9 m).
ºC: Grado Celsius.
AOPS: Procesos de oxidación avanzada.
Pi: Peso inicial.
R1: Repetición uno.
Pf: Peso final.
-
xv
RESUMEN
Se aplicó procesos de fotocatálisis con luz solar y el método Dip - Coating para la reducción de
coliformes de aguas residuales del barrio la Ciénega con desembocadura en el embalse Agoyán,
la investigación fue desarrollado con muestras obtenidas de la parroquia Ulba del cantón Baños
de Agua Santa y fueron analizadas en el Laboratorio de Aguas y Análisis Instrumental de la
ESPOCH. En la reducción de coliformes de las mencionadas aguas se siguió la siguiente
metodología: Se tomaron muestras de aguas residuales de dos puntos diferentes para el proceso
SODIS y SODIS/Dip-Coating, posterior a ello se inmovilizó dióxido de titanio (TiO2) en 22
varillas de vidrio de borosilicato con la finalidad de emplearlas según indica el método
SODIS/Dip-Coating exponiendo las muestras de cada proceso a la radiación solar en diferentes
intervalos de tiempo 0; 60; 120; 180 minutos y realizando una siembra en placas compact dry
EC para identificar coliformes y verificar cual proceso fotocatalítico es más eficiente para su
reducción. Una vez determinada la eficiencia de cada proceso con el que se trabajó. A los doce
días de iniciado el proceso, se cuantificó el número de coliformes fecales y coliformes totales,
las unidades fueron incubadas a una temperatura de 35°C, la temperatura final al tiempo de
exposición de las muestras fue de 42°C en 180 minutos. . El proceso fotocatalítico SODIS/Dip-
Coating fue el mejor para la reducción de coliformes pues con él se logró reducir en un 97,21%
de coliformes a las 24 horas, después de 12 días existió una reducción del 2,79% más. En el
proceso fotocatalítico SODIS también se redujeron 68.46% de coliformes a las 24 horas, después
de 12 días existió una reducción de 31.54% esto nos indica que existió una reducción pero no en
gran medida a comparación al otro proceso aplicado. Se recomienda diseñar un sistema para
procesos fotocatalíticos más sofisticados, para unidades experimentales.
Palabras Claves: , ,
-
xvi
SUMMARY
Photocatalysis processes were applied with sun light and the method Dip-Coating for the
reduction of coliforms of the sewage of the Neighborhood La Cienega with outlet with the
reservoir Agoyan. The investigation was developed with samples obtained of the Parish Ulba in
the Canton Baños of Agua Santa and they were analyzed in the Water and Instrumental AAnalysis
Laboratory of ESPOCH in the coliform reduction of the mentioned waters. It was followed this
methodology: Sewage samples were taken from two different points for the process SODIS,
, and SODIS/Dip-Coating; afterwards
this, Titanium Dioxide (TiO2) was immobilized in 22 borosilicate glass rods with the aim to
employ them according to the indications of the method SODIS/Dip-Coating by exposing the
samples of each process to the solar radiation in different intervals of time 0; 60; 120 y 180
minutes and by making a growing of such samples in compact dry EC plates to identify coliforms
and verify which photocatalytic is more efficient for its reduction, once, the efficiency of each
process was determined. At the twelve days of starting the process, the number of fecal and total
coliforms were quantified, the units were incubated at a temperatura of 35°C, and the final
temperatura at the time of exposure of the samples was of 42°C within 180 minutes. The
ohotocatalytic process SODIS/Dip-Coating was the best for the reduction of coliforms since with
it was reached to decrease in a 97.21% of coliforms to the 24 hours, 12 days later, existed a
reduction of the 2,79% more. Within the photocatalytic process SODIS, also the coliforms were
reduced to 68.46% to the 24 hours. Twelve days later existed a reduction of 31.54% this indicates
a reduction but not in a great system for more sophisticated photocatalytic processes, for
experimental units.
Key Words: , , , , , ,
-
1
INTRODUCCIÓN
Identificación del problema.
En el barrio “La Ciénega” perteneciente a la parroquia Ulba de Baños de Agua Santa, provincia
de Tungurahua. Ulba parroquia rural del cantón Baños de Agua Santa con extensión territorial de
89,5 Km2, limita al Norte con el cantón Patate; al Sur con los páramos de Mintza en las faldas del
Tungurahua, a una altitud de 3.600 msnm; al Este con la parroquia Río Verde; al Oeste con el Río
Ulba hasta su desembocadura con el Pastaza. (GADM Baños de Agua Santa, 2014)
Sus habitantes evacúan directamente las aguas residuales al embalse Agoyán denominado así por
el sector en el que se encuentra ubicado en la parroquia Ulba del cantón Baños de Agua Santa en
el cual se origina la central Hidroagoyán que fue creada para aprovechar el caudal del río Pastaza,
localizado en la provincia de Tungurahua a 180 Km. Al sureste de Quito y a 5 Km al este de la
ciudad de Baños en el sector denominado Agoyán de la parroquia Ulba. Las aguas residuales del
barrio la Ciénega son generadoras de mal olor en el embalase por ser el punto más cercano de
evacuación sin contar previamente con una planta de tratamiento o una gestión pertinente.
Es característica de aguas domésticas negras la presencia de microorganismos por la acumulación
de materia orgánica; patógena como coliformes fecales y totales en estas aguas han generado
malestar a los ciudadanos del Barrio. La concentración de coliformes en estas aguas residuales
diariamente es de 2.4*103 NMP/100 ml valor que sobrepasa los límites establecidos en el Anexo
I del Libro VI del Texto Unificado de Legislación Secundaria del Ministerio del Ambiente:
Norma de Calidad Ambiental y de Descarga de Efluentes al Recurso Agua. Estado actual vigente
Reformado por Decreto Ejecutivo 3516 publicado en el Registro Oficial Edición Especial 2,
firmado y publicado el 31 de marzo del 2003, con una última reforma realizada el 05 de julio del
2016. (REGISTRO OFICIAL, LEXISFINDER, 2016)
Actualmente en la parroquia Ulba del cantón Baños de Agua Santa no existe un aprovechamiento
de energías naturales en procesos de descontaminación de acuerdo a información entregada por
el GAD Parroquial de Ulba, las cuales, obedecen a dos factores: el primero relativo a un
desconocimiento sobre los beneficios que proporciona la utilización de fuentes naturales en
procesos de descontaminación; asociado también a la pasividad o costumbre en procesos de
descontaminación.
Por tal razón en este trabajo fue preciso formularse la pregunta principal del problema:
-
2
¿La reducción de coliformes de aguas residuales del barrio la Ciénega que desemboca en el
embalse Agoyán al ser tratada con fotocatálisis de luz solar y el método Dip - Coating evita la
generación de malos olores en el sector?
Justificación del proyecto.
Como resultado de los análisis realizados por la Central Hidroeléctrica Agoyán (CELEC EP
Hidroagoyán) en el Laboratorio Químico Integral – Servicios Profesionales “Casa del Químico”,
bajo la referencia de trabajo y respaldo del Laboratorio LAB-QAM-38706. OPS realizado en
diferentes puntos del embalse Agoyán se constató la presencia de coliformes en las aguas
residuales emitidas por los ciudadanos del barrio La Ciénega (cuyo punto de descarga directa es
el embalse Agoyán), por tal razón se requirió la aplicación de una tecnología ambientalmente
sostenible que esté al alcance de la población para la reducción de coliformes de las aguas
residuales y con ello minimizar el malestar que genera a los ciudadanos.
El proceso que cumple con lo expuesto anteriormente es el proceso de fotocatálisis, usando como
componentes principales de tratamiento a la luz solar y dióxido de titanio inmovilizado mediante
el método Dip coating (Kim y col., 2004) para reducir el tiempo de exposición solar. El proceso
de fotocatálisis con luz solar es una tecnología simple, empleada para mejorar
microbiológicamente la calidad del agua. La inactivación de microorganismos se atribuye a la
radiación ultravioleta emitida por la energía solar.
Existen varias investigaciones que demuestran que fotocatálisis con luz solar es un proceso de
desinfección efectivo y de bajo costo que han ganado reconocimientos importantes por la
Organización Mundial de la Salud. El dióxido de titanio es el semiconductor más frecuente usado
en fotocatálisis por su bajo costo, fácil accesibilidad, baja toxicidad, resistencia a la fotocorroción
y a su eficiencia catalítica. Este compuesto está disponible en la facultad de Ciencias de la Escuela
Superior Politécnica de Chimborazo y por tal razón se lo ha considerado como parte fundamental
del objeto de este trabajo de titulación
Este trabajo aplicativo es pertinente para la carrera de Ingeniería en Biotecnología Ambiental en
cumplimento con lo establecido en el perfil de egreso las líneas de investigación de la Escuela
Superior Politécnica de Chimborazo. Por intermedio de este Trabajo de Titulación se pretende
aplicar tratamientos poco convencionales en la zona 3 del país y se pretende demostrar que este
tipo de tecnología es un mecanismo eficiente para la reducción de coliformes en las aguas
residuales que constituye una de las principales tensiones y problemas de la zona mencionada.
-
3
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL:
Aplicar procesos de fotocatálisis con luz solar y el método Dip - Coating para la reducción de
coliformes de aguas residuales del barrio la Ciénega con desembocadura en el embalse Agoyán.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
- Preparar los requerimientos de fotocatálisis con luz solar y del método Dip – Coating.
- Desarrollar procesos de fotocatálisis con luz solar y el método Dip-Coating para la reducción
de coliformes en aguas residuales.
- Reducir coliformes de aguas residuales del barrio la Ciénega con desembocadura en el
embalse Agoyán.
-
5
CAPÍTULO I
1. MARCO TEÓRICO REFERENCIAL.
1.1. Antecedentes
Solsona F. (2002) en su investigación Desinfección del Agua, refiere que el tratamiento con
radiación solar es el único método físico práctico que puede usarse para la desinfección del agua
en comunidades pequeñas, Solsona refiere que este tipo de tratamiento es empleado
continuamente para la desinfección de efluentes de plantas de tratamiento de aguas servidas y
recibe atención como desinfectante de pequeños sistemas de agua sin producir cambios físicos o
químicos notables. (SOLSONA & MÉNDEZ, 2002, pág. 211)
Gutiérrez C. (2008) en su experimento realizado en la Universidad Autónoma de Querétaro refiere
a que en los procesos de oxidación avanzada empleados en su estudio, la oxidación de
contaminantes orgánicos en agua y aire es realizada a través de la aplicación de sistemas de
reacción con dióxido de titanio, TiO2 que desempeña el rol de fotocatalizador y a su vez menciona
la importancia de utilizar la luz solar en combinación con este foto-catalizador para inactivar
microorganismos patógenos del agua.
Fujishima A, Honda K (1972) en su documento Electrochemical Photolysis of Water at a
Semiconductor Electrode Nature (Fotolisis electroquímica de agua a una naturaleza de electrodos
semiconductores) especifica que las reacciones de reducción y oxidación foto-catalítica sobre la
superficie del TiO2 han sido ampliamente investigadas como un método efectivo para purificación
ambiental del aire y del agua.
(Ireland & Valinierks, 1992) Ha demostrado la habilidad del TiO2 como un método germicida,
en Ireland (1993) fue el primer reporte de inactivación de microorganismos en aguas usando TiO2
como un foto-catalizador con lámpara de luz ultravioleta, observándose rápida muerte de células,
el efecto fue atribuido a la generación de radicales OH.
(Kim G, Joseph R, & Stephen Q. , 2004) Hacen mención al método Dip-Coating para producir
dióxido de titanio inmovilizado sobre varillas de vidrio. Este procedimiento fue utilizado en la
Universidad de California, San Diego, para la fijación de dióxido de titanio en pequeños tubos
para la experimentación con un reactor foto-catalítico, con el objetivo de determinar la cinética
-
6
química en la degradación del ácido benzoico que sirvió como diseño de una planta de
remediación de agua residual.
1.2. Marco Conceptual
1.2.1. Diagnóstico situacional de Baños
1.2.1.1. Distribución territorial
El cantón Baños de Agua Santa fue creado un 16 de Diciembre del año 1944 con una extensión
de 1066 Km2, sus límites: al Norte con la provincia de Napo y el cantón Tena; al Sur con la
provincia de Chimborazo, el cantón Penipe y la provincia de Morona Santiago; al Este con la
provincia de Pastaza y el cantón Mera; al Oeste con la provincia de Tungurahua y los cantones
Patate y Pelileo. (GADM Baños de Agua Santa, 2014, pág. 16)
Baños de Agua Santa posee seis comunidades que forman parte de la parroquia urbana y cuatro
comunidades conformadas en la parroquia rural. La parroquia urbana está conformada por las
comunidades Illuchi alto, Illuchi Bajo, Runtún, Juive Chico, Juive Grande y Pondoa; en la
parroquia rural se encuentran Lligua, Ulba, Río Verde y Río Negro. Constituyéndose con el 31.5
% del territorio correspondiente a la provincia de Tungurahua, ubicado en la zona 3 de acuerdo a
la Secretaría Nacional de Planificación y Desarrollo del Ecuador-SENPLADES. Cuenta con una
población de 20018 habitantes según el censo del 2010 equivalente al 4% de Tungurahua. Más
del 64% de la población se encuentra en el área urbana y el 35% en el área rural. La mayor
concentración poblacional se localiza en la cabecera cantonal Baños con el 54.9% de la población
total de dicho cantón. Se ha considerado una población futura para el año 2020 de 25043
habitantes. (GADM Baños de Agua Santa, 2014, pág. 17)
Tabla 1-1. Población del Cantón Baños de Agua Santa de acuerdo al censo del 2010.
Parroquias Hombres %Hombres Mujeres %Mujeres Total %
Baños 7318 36,56 7335 36,64 14653 73,20
Lligua 138 0,69 142 0,71 280 1,40
Río Negro 638 3,19 608 3,04 1246 6,22
Río Verde 669 3,34 638 3,19 1307 6,53
Ulba 1271 6,35 1261 6,30 2532 12,65
TOTAL 10034 50,12 9984 49,88 20018 100,00
Fuente: (GADM Baños de Agua Santa, 2014, pág. 160)
-
7
En el censo del año 2010 se encuentra que el mayor número de habitantes va de 15 a 24 años
tomando en cuenta que el rango de 20 a 24 años pertenece a la población económicamente activa
y en edad reproductiva. (GADM Baños de Agua Santa, 2014, pág. 160)
1.2.1.2. Descripción situacional de las aguas residuales de Baños de Agua Santa.
El cantón Baños de Agua Santa cuenta con un clima Ecuatorial Mesotérmico Semi-Húmedo, los
factores que influyen en este tipo de clima son la precipitación, la temperatura que oscila de 6 a
20 °C, el relieve y la vegetación que es apreciada en el área territorial del cantón. El régimen
hidrológico del cantón es definido en su mayoría por las condiciones de humedad existentes Los
puntos de descarga de las aguas residuales del cantón desembocan en el río Pastaza sin recibir un
tratamiento previo, los contaminantes producidos por actividades agrícolas se generan en la parte
alta de dicho río. El recurso hídrico del cantón Baños de Agua Santa en gran parte no ha sido
analizado debido a la ausencia de un control a las actividades productivas y baja cobertura pública
respecto al saneamiento ambiental en el área rural, lo que ha generado un deterioro continuo del
Pastaza. (GADM Baños de Agua Santa, 2014, págs. 37-39)
Por la demanda que tiene el recurso hídrico para satisfacer las necesidades de los habitantes y las
actividades turísticas, la administración pública ha realizado captaciones de agua que en su
mayoría se encuentran en el cantón Baños de Agua Santa. El cantón Baños de Agua Santa, al
encontrarse en las estribaciones de los Llanganates cuenta con una cantidad de agua considerable
de la cual tan solo un 16% aproximadamente ha sido analizado y caracterizado. (GADM Baños de
Agua Santa, 2014, págs. 45-47)
Gráfico 1-1. Calidad del Agua del Cantón Baños de Agua Santa.
Fuente: (GADM Baños de Agua Santa, 2014, págs. 46-47)
El servicio de alcantarillado del cantón Baños de Agua Santa de acuerdo al censo 2010 se
diferencia debido al número de viviendas que poseen acceso a la red pública de alcantarillado,
0
50
100
Muy Buena Regular No Analizada
Calidad del Agua del Cantón Baños de Agua Santa
Muy Buena % Regular % No Analizada %
-
8
acceso a pozo séptico, pozo ciego, descargan directo a algún cuerpo de agua, letrina o que no
cuentan con este servicio. (GADM Baños de Agua Santa, 2014)
Tabla 1-1. Servicio de alcantarillado o de otros medios para parroquias urbanas y rurales del
cantón Baños de Agua Santa.
Parroquia Red
alcantarillado
Pozo séptico Pozo ciego Descarga
directa
Letrina No tiene
Urbano Rural Urbano Rural Urbano Rural Urbano Rural Urbano Rural Urbano Rural
BAÑOS 3396 81 84 84 76 254 64 9 6 9 19 50
LLIGUA 0 36 0 8 0 15 0 6 0 3 0 21
RÍO
NEGRO
0 240 0 29 0 13 0 48 0 7 0 46
RÍO
VERDE
0 176 0 21 0 16 0 76 0 6 0 33
ULBA 0 551 0 25 0 46 0 39 0 12 0 86
Fuente: (GADM Baños de Agua Santa, 2014, pág. 170)
1.2.2. Diagnóstico situacional de Ulba.
1.2.2.1. Distribución territorial.
Ulba es una parroquia rural del cantón Baños de Agua Santa, provincia de Tungurahua
geográficamente ubicada en el cañón del Pastaza en su descenso hacia la Amazonía;
constituyéndose con una extensión territorial de 89,5 Km2. Se encuentra dentro de la zona de
influencia del volcán Tungurahua. (GAD PAROQUIAL , 2015)
Los ríos Ulba y Pastaza son considerados zonas de afectación ante una posible erupción volcánica
pues son los principales portadores de material volcánico, representando un riesgo para la
parroquia debido a que sus habitantes se encuentran asentados en las orillas del mismoa. Cuenta
con diez comunidades cmo: Cabecera parroquial, Agoyán, Chamana, Nuevo Juive Grande, La
Ciénaga, Lligñay, El Porvenir, Río Blanco, Río Verde Chico, Vizcaya. Ulba debido a su amplia
diversidad acuática y recreacional se encuentra influenciada por varios sistemas hídricos
importantes. El Parque Nacional Llanganates ubicado dentro de la parroquia Ulba
aproximadamente el 20% de su superficie se encuentra bajo prioridad de conservación. La zona
de alto riesgo está ubicada en el cauce del río Pastaza que recorre los poblados Río Verde, La
Ciénega, Charguayacu, entre otros, hasta llegar al poblado El Guadual ubicado en el límite Este
de la parroquia. (GAD PAROQUIAL , 2015)
-
9
Ulba es la segunda parroquia más poblada del cantón Baños de Agua Santa con 2.532 habitantes,
que representa el 12,6% de la población total del cantón. La composición por sexo es casi
igualitaria con un porcentaje apenas mayor de 50,19% en hombres sobre el porcentaje de mujeres.
Existe un porcentaje mayor de población joven que alcanza el 61% de la población. (GAD
PAROQUIAL , 2015)
Las comunidades de la parroquia Ulba fueron caracterizadas como: Orden 1, Esta área cuenta con
cobertura total de alcantarillado, luz eléctrica y acceso al agua potable. Los niveles de acceso a
servicios de salud, educación y movilidad son elevados en comparación con el resto de
asentamientos debido a su cercanía con la zona urbana del cantón Baños. El Orden 2 se refiere a
los que poseen cobertura de alcantarillado aun cuando la cobertura de luz eléctrica disminuye en
comparación con el Orden. Dentro del Orden 3 se encuentran los que no poseen cobertura de
alcantarillado, los porcentajes de cobertura de luz eléctrica son los más bajos de la parroquia y no
cuentan con vías en buen estado que permitan acceder a servicios de salud y educación. (GAD
PAROQUIAL , 2015)
Tabla 2-1. Jerarquía de Asentamientos.
Orden Asentamiento
1 Cabecera Parroquial
2
Yunguilla
Río Blanco
El Agoyán
La Ciénega
Río Verde
Vizcaya
Lligñay
3 Río Verde Chico
El Porvenir
Realizado por: Erika Daniela Castillo Hidalgo.
Fuente: (GAD PAROQUIAL , 2015, págs. 75-78)
La cobertura de servicios básicos en la parroquia en general no es buena sin embargo, existen
zonas cercanas a la cabecera parroquial, en donde el porcentaje de acceso es mejor. (GAD
PAROQUIAL , 2015)
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10
Tabla 3-1. Cobertura de Servicios Básicos.
Asentamiento
Principal
Cobertura de
Agua (%)
Cobertura de
Alcantarillado
(%)
Cobertura de
Energía
Eléctrica (%)
Cabecera
Parroquial
13,70 100 10,69
12,33 100 12,78
14,52 100 10,14
10,68 100 11,39
Vizcaya 1,64 31,38 7,50
El Porvenir,
Río Verde,
Lligñay
3,56 9,33 6,53
El Agoyán, Río
Blanco
3,29 2,00 7,78
La Conquista 0,00 15,71 3,19
Yunguilla 12,60 91,45 7,64
Charguayacu 0,82 4,04 3,75
La Ciénega 8,77 14,34 9,03
Realizado por: Erika Daniela Castillo Hidalgo.
Fuente: (GAD PAROQUIAL , 2015, págs. 75-78)
1.2.3. Coliformes de las aguas residuales.
1.2.3.1. Características morfológicas.
Este grupo de microorganismos comprende varios géneros de la familia Enterobacteriaceae,
capaces de fermentar la lactosa, están ampliamente difundidos en la naturaleza, agua y suelo.
También son habitantes normales del tracto intestinal del hombre y animales de sangre caliente.
Las bacterias coliformes son capaces de fermentar la lactosa a 35°C con producción de gas.
Dentro de los coliformes totales se pueden distinguir los coliformes fecales considerados como
los mejores indicadores de riesgo de afecciones humanas. (Alonso Nore & Poveda Sanchez , 2008)
1.2.3.2. Condiciones para el crecimiento.
Cuando estos microorganismos se introducen en el agua, las condiciones ambientales son muy
diferentes y por consiguiente su capacidad de reproducirse y de sobrevivir son limitadas. Las
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11
bacterias coliformes se encuentran mayoritariamente en las aguas residuales. (Red Iberoamericana de
Potabilización y Depuración, 2011, pág. 225)
Permanecen por más tiempo en el agua que las bacterias patógenas; se comportan de igual manera
que los patógenos en los sistemas de desinfección. (Red Iberoamericana de Potabilización y Depuración,
2011, pág. 225)
La capacidad de reproducción de los coliformes fuera del intestino de los animales homeotermos
es favorecida por la existencia de condiciones adecuadas de materia orgánica, pH, humedad. (Red
Iberoamericana de Potabilización y Depuración, 2011, pág. 226)
Las bacterias coliformes se utilizan como indicador de polución por vertidos de origen humano,
debido a que cada persona elimina diariamente de 100.000 a 400.000 millones de coliformes a
través de las heces, además de otras clases de bacterias. (Espigares García & Pérez López, 1985, pág. 18)
Las partículas de las aguas residuales son capaces de dispersarse en el aire e inhalarlas causando
molestias gastrointestinales, diarrea, náuseas y vómitos. (Dato Salud, 2014)
1.2.4. Legislación actualizada.
De acuerdo a lo establecido por el Anexo I del Libro VI del Texto Unificado de Legislación
Secundaria del Ministerio del Ambiente: Norma de Calidad Ambiental y de Descarga de Efluentes
al Recurso Agua. Estado actual vigente Reformado por Decreto Ejecutivo 3516 publicado en el
Registro Oficial Edición Especial 2, firmado y publicado el 31 de marzo del 2003, con una última
reforma realizada el 05 de julio del 2016. Por mandato de la Disposición Transitoria Décima
Primera del Acuerdo Ministerial No. 61, publicado en Registro Oficial Suplemento 316 de 4 de
Mayo del 2015, dispone que se entenderá como vigente este Anexo hasta que se expida el nuevo.
(REGISTRO OFICIAL, LEXISFINDER, 2016)
La presente norma técnica ambiental revisada y actualizada nos permite identificar los límites
permisibles para las descargas en cuerpos de aguas de acuerdo al mandato 5.2.4 en el cual se
indican las normas generales para descarga de efluentes a cuerpos de agua dulce. (REGISTRO
OFICIAL, LEXISFINDER, 2015, pág. 21)
Las aguas residuales que no cumplan con los parámetros de descarga establecidos en la Norma,
deberán ser tratadas adecuadamente, sea cual fuere su origen: público o privado. Los sistemas de
tratamiento deben contar con un plan de contingencias frente a cualquier situación que afecte su
eficiencia. (REGISTRO OFICIAL, LEXISFINDER, 2015, pág. 22)
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12
1.2.5. Energía Solar en procesos de desinfección en el Ecuador.
La ubicación geográfica del Ecuador, lo convierte en un país privilegiado al momento de hablar
de energías renovables como la luz solar, debido a que el ángulo de incidencia de la luz solar es
perpendicular a nuestra superficie durante todo el año. Esta situación no ocurre en otros sitios del
planeta en donde el ángulo de incidencia de la luz solar varía acorde a las estaciones del año. (CIE,
2013)
1.2.5.1. Radiación Solar
En el Ecuador la recepción de radiación solar varía dentro del territorio nacional únicamente por
condiciones climatológicas locales y que varían de acuerdo a la cercanía o lejanía del Sol. (CIE,
2013)
La radiación solar puede dividirse en tres rangos de longitud de onda: radiación UV, luz visible y
radiación infrarroja. El ojo humano no puede percibir la radiación UV que tiene un rango de
radiación muy agresiva que puede causar daños severos a la piel y los ojos y puede destruir las
células vivas. La mayoría de la luz UV-C y UV-B en el rango de 200 a 320 nm es absorbida por
la capa de ozono (O3) en la atmósfera que protege a la tierra de un gran porcentaje de la radiación
solar proveniente del espacio. Sólo una fracción de la radiación UV-A, con un rango de longitud
de onda más alto, 320 a 400 nm, cercano a la luz violeta visible, llega a la superficie de la tierra.
(AWAG/SANDEC, 2002, pág. 18)
1.2.5.1.1. UV –A
Es la continuación de la radiación visible comprendida como la radiación solar menos nociva y
responsable del bronceado de la piel. Su longitud de onda varía entre 400 y 320 nm, la mayoría
de estos rayos llega a la superficie terrestre (Vallejo Delgado, 2003, pág. 8)
1.2.5.1.2. UV – B
Es llamada también UV biológica, varía entre 280 y 320 nm y es muy peligrosa para la vida en
general y, en particular, para la salud humana, en caso de exposiciones prolongadas de la piel y
los ojos (cáncer de piel, melanoma, catarata, debilitamiento del sistema inmunológico).
Representa sólo el 5% de la UV y el 0.25% de toda la radiación solar que llega a la superficie de
la Tierra. Llegando a la Tierra muy atenuada por la capa de ozono. (Vallejo Delgado, 2003, pág. 8)
-
13
1.2.5.1.3. UV – C
Es en teoría la más peligrosa para el hombre, pero afortunadamente es absorbida totalmente por
la atmósfera cuya longitud de onda oscila entre los 280 y 200 nm (Vallejo Delgado, 2003, pág. 8)
La luz UV-A tiene un efecto letal en los patógenos presentes en el agua que afectan a los humanos.
Estos patógenos no se adaptan bien a las condiciones ambientales agresivas, pues sus condiciones
de vida específicas son las del tracto gastrointestinal humano. Por lo tanto, son más sensibles a la
luz solar que los organismos que abundan en el ambiente. (AWAG/SANDEC, 2002, pág. 18)
La radiación UV-A interactúa directamente con el ADN, los ácidos nucleicos y las enzimas de
las células vivas, cambia la estructura molecular y puede producir la muerte de la célula. La
radiación UV también reacciona con el oxígeno disuelto en el agua y produce formas altamente
reactivas de oxígenos (radicales libres de oxígeno y peróxidos de hidrógeno). Estas moléculas
también interfieren con las estructuras celulares y matan a los patógenos. (AWAG/SANDEC, 2002,
pág. 18)
La radiación de onda larga, denominada infrarroja no la puede percibir el ojo humano, pero si
siente el calor producido por la luz con una longitud de onda superior a 700 nm. La radiación
infrarroja absorbida por el agua es responsable de su calentamiento. (AWAG/SANDEC, 2002, pág. 18)
1.2.5.2. Procesos de Fotocatálisis.
La fotocatálisis consiste en la aceleración de una fotorreacción producida por un catalizador,
requiere que el catalizador absorba un cuanto de energía. Después de la absorción de energía, la
especie absorbente genera portadores de carga (huecos y electrones) y éstos últimos son
transferidos al oxidante. Al mismo tiempo, el catalizador acepta electrones del agente reductor
los cuales llenan los huecos generados en la banda de valencia del semiconductor. De esta forma,
el flujo neto de electrones es nulo y el catalizador permanece inalterado. El concepto general de
la degradación fotocatalítica es simple: el uso de un semiconductor para generar suspensiones
coloidales estables bajo radiación para estimular una reacción en la interfase sólido-líquido.
(Bandala, Corona-Vásquez, Guisar, & Uscanga, 2007, pág. 54)
El proceso de fotocatálisis usando dióxido de titanio (TiO2) como catalizador ha sido ampliamente
utilizado para la desactivación de una amplia variedad de microorganismos así como para la
eliminación de células cancerosas (Blake et al., 1999; Srinivasa y Somasundaram, 2003) (Bandala,
Corona-Vásquez, Guisar, & Uscanga, 2007, pág. 54)
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14
1.2.5.2.1. SODIS.
La desinfección solar del agua (SODIS) usa la energía solar para destruir los microorganismos
patógenos que causan enfermedades transmitidas por el agua y de esa manera mejorar su calidad.
(AWAG/SANDEC, 2002, pág. 4)
SODIS usa dos componentes de la luz solar para la desinfección del agua: El primero, la radiación
UV-A, que tiene efecto germicida y el segundo componente, la radiación infrarroja, encargado de
elevar la temperatura del agua generando el efecto de pasteurización. El uso combinado de la
radiación UV-A y del calor produce un efecto de sinergia que incrementa la eficacia del proceso.
Esto implica que la mortalidad de los microorganismos se incrementa cuando están expuestos a
temperatura elevada y a la luz UV-A simultáneamente. (AWAG/SANDEC, 2002, pág. 19)
1.2.5.2.2. Procesos de oxidación avanzada (AOPs).
Los procesos de oxidación avanzada se encuentran incluidos dentro de los procesos de oxidación
química más efectivos para el tratamiento de agua (Bandala, y otros, 2006). Estas tecnologías están
basadas en procesos fisico-químicos capaces de producir cambios profundos en la estructura
química de los contaminantes (Domenech, Jardim, & Litter, 2004). El concepto de los AOPs fue
establecido inicialmente por Glaze y colaboradores (Glaze W. , 1987) (Glaze, Kwang, & Chapin, 1987)
(Bolton, 2001) quienes los definieron como procesos que involucran la generación de especies
oxidantes altamente reactivas capaces de atacar y degradar sustancias orgánicas. Se ha sugerido
que su alta eficiencia es debida a su viabilidad termodinámica y a una velocidad de reacción
incrementada por la participación de radicales libres (Domenech, Jardim, & Litter, 2004). (Bandala, Corona-
Vásquez, Guisar, & Uscanga, 2007, pág. 54)
Los AOPs tienen la capacidad de mineralización de compuestos orgánicos y oxidación de los
inorgánicos. Dentro de estos procesos, la fotocatálisis solar permite degradar contaminantes
mediante la absorción de energía por medio de un catalizador para la formación de radicales
hidroxilos (•OH) altamente reactivos y oxidantes (Maldonado, Suárez, Miranda-García y
Sánchez, 2010, pp. 89,93). (Acevedo Dávila, 2015, pág. 23)
1.2.5.2.3. Dióxido de Titanio (TiO2) en procesos de oxidación avanzada
El dióxido de titanio es un óxido natural del titanio que se encuentra comúnmente en tres formas
polimórficas llamadas rutilo, anatasa y brookita, siendo las dos primeras las más abundantes en
-
15
la naturaleza (Fechete et al., 2012, p. 20; Min-Teh y Rahman, 2010, p. 1650). (Acevedo Dávila, 2015,
pág. 11)
El dióxido de titanio ha sido comúnmente utilizado en pinturas, aditivos de maquillaje, protectores
solares y en diversos procesos ambientales para la degradación de contaminantes líquidos y
gaseosos. Sus propiedades permiten que pueda ser empleado en tan variados campos. Además,
posee un bajo costo, no es tóxico, se encuentra comercialmente disponible en diferentes formas
cristalinas, es químicamente inerte y es altamente fotoactivo. (Acevedo Dávila, 2015, pág. 11)
Este catalizador presenta una separación adecuada entre sus bandas de valencia y de conducción,
razón por la cual puede absorber la radiación UV proveniente de la luz solar. (Acevedo Dávila, 2015,
pág. 11)
La radiación ultravioleta natural que llega a la superficie terrestre corresponde a las regiones UV-
A y UV-B, puesto que la radiación UV-C es absorbida en la atmósfera. Así, la radiación UV-A
puede proveer de la energía suficiente para que el dióxido de titanio se active en procesos
fotocatalíticos. (Acevedo Dávila, 2015, pág. 12)
Ilustración 1-1. Proceso de fotocatálisis del dióxido de titanio TiO2.
Fuente: (GUTIERREZ RICO & RÓBLES DÁVILA, 2008, pág. 73)
1.2.5.2.4. Dip-Coating.
Es una técnica convencional para líquidos que permite obtener recubrimientos finos y de muy
buena calidad superficial. Siendo simple y versátil entre las técnicas de recubrimiento por
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16
inmersión en una solución. El proceso incluye la inmersión perpendicular y posterior extracción
del sustrato a velocidad controlada en una solución preparada para la formación de la película,
drenaje en el mismo equipo, evaporación y secado. (Acevedo Dávila, 2015, pág. 15)
Ilustración 2-1. Etapas del proceso Dip-Coating.
Fuente: (Acevedo Dávila, 2015, pág. 15)
El paso inicial del proceso es la entrada del sustrato a la solución preparada a la misma velocidad
controlada con la que se realizará su posterior extracción. El tiempo de reposo en posición vertical
puede ser muy variado y tiene la función de permitir que el sustrato permanezca en contacto con
la solución para la formación de la película. (Acevedo Dávila, 2015, pág. 17)
Algunos estudios han establecido que una fina capa de dióxido de titanio presenta buena respuesta
fotocatalítica, por lo que no es necesario aplicar varios ciclos de inmersión. Adicionalmente
establecieron que las películas obtenidas por la técnica Dip-Coating no se desactivan después de
la primera inmersión y el posterior lavado. La capa final de dióxido de titanio suele medirse
mediante el peso de dicha capa, obtenido a través de una diferencia de pesos entre el peso inicial
y final del proceso de impregnación. (Acevedo Dávila, 2015, pág. 17)
-
17
CAPÍTULO II
1. METODOLOGÍA.
2.1 Especificación de las variables.
Tabla 1-2. Identificación de variables.
Realizado por: Erika Daniela Castillo Hidalgo.
2.2. Unidad de Análisis
Se trabajó con cuatro unidades experimentales: dos fueron aplicadas por el método SODIS y las
otras dos aplicaron SODIS CON TIO2 en el método Dip-Coating. Todas las unidades de estudio
fueron sometidas a condiciones iguales de temperatura para determinar la efectividad de cada
proceso.
VARIABLE TIPO DE
VARIABLE
INDICADOR INSTRUMENTOS Y
PROCEDIMIENTOS
DE MEDICIÓN
Concentración de
coliformes.
Variable
Dependiente
Conteo de
coliformes.
Análisis Microbiológico.
Eficiencia del
método SODIS.
Variable
Independiente
Temperatura.
Tiempo.
Termómetro.
Reloj.
Eficiencia del
proceso SODIS con
Dip-Coating.
Variable
Independiente
Temperatura.
Concentración
del TiO2
inmovilizado.
Tiempo.
Termómetro.
Baño ultrasónico.
Varillas de vidrio pyrex.
Reloj.
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18
2.3. Población de Estudio
Coliformes fecales y totales de aguas residuales del barrio “La Ciénega” de la parroquia Ulba con
desembocadura directa al embalse Agoyán.
2.4. Tamaño de Muestra
4 litros de agua residual, distribuidos en 1 litro por cada unidad experimental.
2.5. Selección de muestra
Las muestras del agua residual fueron tomadas de dos puntos de descarga directa de la parroquia
Ulba.
Se muestreó en dos puntos de desfogue distintos de la parroquia Ulba el punto de muestra 1
ubicado en la propiedad de la Sra. Leonila Moreno Vicepresidenta del GAD Parroquial de Ulba
con coordenadas X= 0790472; Y= 9845702; el punto de muestra 2 se encontró ubicado en el
sector Guairapungo por la entrada a Verde Chico con coordenadas X=0790484; Y=9845709,
(datos tomados por GPS GARMIN) propiedad del Ing. Carlos Sánchez.
2.6. Técnicas de Recolección de Datos
Análisis de laboratorio: parámetros microbiológicos de aguas residuales: coliformes totales,
coliformes fecales.
Revisión documentada proporcionada por el GAD Parroquial de Ulba y La Corporación Eléctrica
del Ecuador Hidroagoyán CELEC.EP.
Entrevistas con el Ing. Carlos Jaramillo Jefe del Departamento de Gestión Ambiental y Social de
la central hidroeléctrica el Agoyán y la Sra. Leonila Moreno Vicepresidenta del GAD Parroquial
de Ulba informantes calificados quienes comentaron que las aguas residuales del barrio la Ciénega
son generadoras de mal olor en el embalse el Agoyán por ser el punto de desfogue más cercano
sin contar previamente con una planta de tratamiento.
-
19
2.7. Procedimiento.
Ilustración 1-2. Procedimientos realizados en el Trabajo de Titulación.
Realizado por: Erika Daniela Castillo Hidalgo.
2.7.1.PROCESOS DE
FOTOCATÁLISIS CON LUZ
SOLAR Y EL MÉTODO DIP –
COATING PARA LA
REDUCCIÓN DE
COLIFORMES DE AGUAS
RESIDUALES DEL BARRIO
LA CIÉNEGA CON
2.7.1.1.Preparar los requerimientos de
fotocatálisis con luz solar y del método
Dip – Coating.
2.7.1.2.Desarrollar procesos de
fotocatálisis con luz solar y el método
Dip-Coating para la reducción de
coliformes en aguas residuales.
2.7.1.3..Reducir coliformes de aguas
residuales del barrio la Ciénega con
desembocadura en el embalse Agoyán.
Requerimientos.
Equipos:
Materiales
:
Reactivos:
Baño Ultrasónico.
Balanza Analítica.
Estufa.
Dióxido de Titanio.
Agua Desmineralizada.
Agua destilada.
Botellas PET. Bureta.
Varillas de vidrio. Probeta.
Matraz de Aforo. Lija.
SODIS.
SODIS/Dip-
Coating.
Desinfección por Radiación Solar.
Inmovilización del TiO2 en las varillas de vidrio
aplicando el método Dip-Coating.
Desinfección por radiación solar empleando Dip-
Coating.
Análisis
Microbiológico.
Coliformes Totales.
Coliformes Fecales.
Determinación de
coliformes mediante
Compact Dry.
-
20
2.7.1. Fotocatálisis con luz solar y el método dip – coating para la reducción de coliformes de
aguas residuales del barrio la Ciénega con desembocadura en el embalse Agoyán.
2.7.1.1. Preparación de los requerimientos de fotocatálisis con luz solar y del método Dip –
Coating.
EQUIPOS MATERIALES REACTIVOS
Baño Ultrasónico Varillas de Vidrio Dióxido de titanio
Balanza Analítica Botellas PET Agua desmineralizada
Estufa de Secado Matraz de Aforo Agua destilada
Probeta
Bureta
Lija
Guantes.
Gafas.
Mandil.
2.7.1.2. Desarrollo de los procesos de fotocatálisis con luz solar y el método Dip-Coating para
la reducción de coliformes en aguas residuales.
2.7.1.2.1. Procedimiento SODIS.
1) Se verificó que las condiciones climáticas sean adecuadas para realizar SODIS.
2) Se utilizó dos botellas de plástico PET de 1 litro.
3) Se llenaron botellas PET con el agua residual (Se muestreó en dos puntos de desfogue
distintos de la parroquia Ulba el punto de muestra 1 ubicado en la propiedad de la Sra. Leonila
Moreno Vicepresidenta del GAD Parroquial de Ulba; el punto de muestra 2 se encontró
ubicado en el sector Guairapungo por la entrada a Verde Chico propiedad del Ing. Carlos
Sánchez.
4) Se sellaron las botellas.
5) Se expusieron las botellas al sol.
6) Se realizó el conteo de coliformes fecales y totales: Placas Compact Dry EC
-
21
Ilustración 2-2. Imagen proceso SODIS.
Realizado por: Erika Daniela Castillo Hidalgo.
2.7.1.2.2. Procedimiento SODIS/Dip – Coating.
a) Inmovilización del TiO2 en varillas de vidrio aplicando Dip-Coating.
- Preparación de las varillas de vidrio:
Se pesaron 22 varillas de vidrio boro silicato de 6 mm para proceder a su raspado y lavado con la
finalidad de incrementar la rugosidad de su superficie. Continuando con la etapa de preparación
de las varillas se dejó secar a 70°C durante 2 horas, al finalizar el tiempo de secado éstas fueron
pesadas.
- Preparación de la solución de dióxido de titanio:
Se preparó 100 ml de una solución de dióxido de titanio con agua desmineralizada al 5% dispuesta
en baño ultrasónico por 30 min.
- Disposición del dióxido de titanio en las varillas de vidrio:
Para asegurar que las varillas tengan una capa uniforme de dióxido de titanio, con la ayuda de una
bureta de 25 ml se sumergió cada una de ellas en la solución preparada dejándolas secar a 35°C
por 2 horas y repitiendo este proceso hasta por 12 veces para lograr el espesor de la capa del
Punto 1
Punto 2
Bo
tell
as
de
plá
stic
o
PE
T,
1
Lit
ro.
Ingresa muestra de Agua residual.
Exponerlas al
Sol.
-
22
catalizador adecuado. El recubrimiento obtenido en las varillas fue calcinado en un horno a 300
°C durante 4 horas. Al finalizar con la inmovilización del TiO2 en las varillas de vidrio mediante
Dip-Coating se procedió a tomar el peso final de cada una de las varillas empleadas en el proceso.
Ilustración 3-2. Imagen de la inmovilización del TiO2 en varillas de vidrio
Realizado por: Erika Daniela Castillo Hidalgo.
Dejar secar las varillas con rugosidad a 70° por 2 horas y pesarlas.
TiO2
Agua
Desmineral
izada
Pesar 5 g de TiO2.
Aforar con agua desmineralizada al 5%
en un matraz de 100 ml.
Dejar por 30 min la
solución de TiO2 en
el baño ultrasónico.
Colocar la solución de TiO2
en la bureta de 25 ml.
Sumergir cada varilla en
la solución de TiO2.
Dejar secar las varillas
a 35°C por 2 horas.
Pesar cada varilla.
Estufa de Secado.
Mufla.
Pesar cada
varilla.
Baño
Ultrasónico.
Calcinar a 300°C las
varillas por 4 horas.
-
23
b) Desinfección por radiación solar empleando Dip-Coating.
Las muestras de agua residual para éste método fueron dispuestas en dos botellas de
plástico PET selladas y agitadas durante 1 minuto.
Cinco varillas de vidrio de boro silicato de 6 mm inmovilizadas previamente con TiO2 se
introdujeron en cada uno de los envases exponiéndolas en reposo a radiación UV-A (luz
solar) por un lapso promedio de 60 minutos. Posterior a este tiempo los envases se
agitaron durante 20 segundos para obtener una muestra de cada una de ellas, y
seguidamente se realizaron sus correspondientes análisis físicos químicos y
microbiológicos.
Ilustración 4-2. Imagen del proceso SODIS/Dip-Coating.
Realizado por: Erika Daniela Castillo Hidalgo.
Introducir las 5 varillas de
vidrio con TiO2 en las
muestras.
Exponer los envases a la
radiación UV-A con TiO2
inmovilizado en ellas.
Agitar por 20
segundos las
botellas cada hora.
Envase 2
Envase 1
-
24
2.7.1.3. Reducción de coliformes de aguas residuales del barrio la Ciénega con desembocadura
en el embalse Agoyán.
Para la determinación, cuantificación y diferenciación de coliformes se empleó un procedimiento
seguro con placas Compact Dry EC compuestas por dos sustratos enzimáticos cromógenos que
son: Magenta-GAL y X-Gluc. (BIOHIDRICA , 2017).
Para cada uno de los envases PET utilizados tanto en el método SODIS y SODIS/Dip COATING
se prepararon 3 disoluciones (10-1, 10-2 y 10-3) con agua de peptona en tubos de ensayo que fueron
homogenizados y de los cuales se extrajeron 1ml de muestra para el análisis microbiológico:
cuantificación de coliformes totales y fecales en placas Compact Dry EC incubadas 24 horas a
35°C.
2.8. Análisis estadístico.
2.8.1. Prueba de Kruskal-Wallis.
Se realizó la prueba de Kruskal - Wallis ya que se quería conocer cuál proceso fotocatalítico
redujo la mayor cantidad de coliformes presentes en las aguas residuales.
2.8.2. Prueba T.
Fue realizada la prueba T ya que se quería verificar los valores observados con los esperados de
acuerdo a la hipótesis nula.
-
25
CAPÍTULO III.
3. ANÁLISIS DE RESULTADOS.
3.1. Fotocatálisis con luz solar y el método Dip–coating para la reducción de coliformes
de aguas residuales del barrio la Ciénega con desembocadura en el embalse Agoyán.
3.1.1. Preparación de los requerimientos de fotocatálisis con luz solar y del método Dip–
Coating.
Las varillas de vidrio de borosilicato de 6mm comúnmente conocidas como varillas de agitación
pyrex fueron empleadas en el proceso SODIS/Dip-Coating debido a su capacidad para resistir
temperaturas elevadas. Se obtuvieron 22 varillas de vidrio inmovilizadas con TiO2 dispuestas en
dos envases PET selladas y agitadas para ser expuestas a la radiación UV-A y distinguir la
efectividad de ambos procesos.
Debido a la ubicación y complejidad para el muestreo de los puntos de descarga de agua residual
con desembocadura al embalse Agoyán se tomaron cuatro litros de muestras representativas para
aplicarlas en los procesos SODIS y SODIS/Dip-Coating respectivamente dispuestas en cuatro
envases de plástico PET de un litro por su capacidad para mantener la temperatura emitida por la
radiación UV-A en intervalos de tiempos distintos. El volumen empleado fue considerado el
apropiado según las condiciones de aplicabilidad y costo-beneficio.
El dióxido de titanio fue adquirido en casas comerciales pertinentes y se empleó en el proceso a
un bajo costo. La radiación ultravioleta natural utilizada fue la UV-A y en menor proporción la
UV-B, puesto que la radiación UV-C fue retenida directamente en la atmósfera. Así, la radiación
UV-A dotó de la energía suficiente para que el dióxido de titanio se active en el proceso
fotocatalítico.
3.1.2. Desarrollo de los procesos de fotocatálisis con luz solar y el método Dip-Coating para
la reducción de coliformes en aguas residuales.
Los análisis de las muestras tomados de cada envase se desarrollaron cada hora después
de ser agitadas por 20 segundos, pues se requería evidenciar el resultado obtenido al
-
26
someterlas a una exposición solar en diferentes intervalos de tiempo y con base en
revisión documentada previamente analizada.
Se realizaron tres diluciones (10-1, 10-2 y 10-3) debido a la densidad microbiana encontrada
en los análisis microbiológicos.
3.1.3. Reducción de coliformes de aguas residuales del barrio la Ciénega con desembocadura
en el embalse Agoyán.
3.1.3.1. SODIS.
3.1.3.1.1. Desinfección por radiación solar.
Tabla 1-3. Resultados del análisis microbiológico SODIS.
En la presente tabla se encuentran representados los valores adquiridos de coliformes fecales y
totales presentes en cada una de las muestras después de ser expuestos a la radiación solar en
intervalos de tiempo correspondiente al proceso fotocatalítico SODIS.
IDENTIFICACIÓN
LÍMITE
MÁXIMO
NMP/100
ml
SODIS
TIPO DE
COLIFORMES
TIEMPO
(min)
TEMPERA
TURA (°C)
P1
NMP/100
ml
P2
NMP/100
ml
Fecales
0
18,1
2000 24000 24000
Totales N/E 20850 19220
Fecales
60
26
2000 19200 19450
Totales N/E 19800 18635
Fecales
120
30
2000 18150 18350
Totales N/E 18750 15812
Fecales
180
42
2000 17100 17200
Totales N/E 17700 13000
Realizado por: Erika Daniela Castillo Hidalgo.
Al someter las muestras a la radiación solar se obtuvo un resultado favorable a 180 minutos y 42
°C, el cual nos indica que en el punto 1 hubo 17100 NMP/100 ml de coliformes fecales y 17700
de coliformes totales NMP/100 ml; en el punto 2 hubo 17200 NMP/100 ml de coliformes fecales
y 13000 de coliformes totales NMP/100 ml. Lo que a la vez se indica en la Gráfica 1-3.
-
27
3.1.3.1.2. SODIS después de 12 días.
Tabla 2-3. Conteo de coliformes después de 12 días aplicando SODIS.
En la tabla que antecede se encuentran representados los resultados obtenidos al realizar un
análisis para identificar el número de coliformes fecales y totales presentes en las muestras del
punto 1 y del punto 2 después de haber transcurrido 12 días de la aplicación del proceso
fotocatalítico SODIS.
IDENTIFICACIÓN
LÍMITE
MÁXIMO
NMP/100ml
SODIS
TIPO DE
COLIFORMES
TIEMPO
(días)
P1
NMP/1
00ml
P2
NMP/1
00ml
Fecales 12 2000 7000 2000
Totales 12 N/E 14000 11700
N/E: No establecido en la norma aplicada.
Realizado por: Erika Daniela Castillo Hidalgo.
Al haber transcurrido un período de 12 días se tuvo una menor cantidad de coliformes fecales y
coliformes totales, lo que indica que al transcurrir el tiempo el proceso SODIS se reduce el número
de coliformes en las diferentes muestras; destacando que el número de coliformes totales se
reducen en términos intermedios considerando que esto pudo ser ocasionado debido a la ubicación
en la que se encontraban las muestras. Lo que a la vez se indica en la Gráfica 2-3.
3.1.3.1.3. Verificación de la reducción de coliformes mediante SODIS.
Gráfico 1-3. Número de coliformes reducidas mediante SODIS.
Realizado por: Erika Daniela Castillo Hidalgo.
17
10
0
17
20
0
17
70
0
13
00
0
P U N T O U N O ( P 1 ) P U N T O D O S ( P 2 )
S O D I S
REDUCCIÓN DE COLIFORMES MEDIANTE SODIS
Coliformes Fecales NMP/100ml Coliformes Totales NMP/100ml
-
28
El gráfico nos indica que se redujeron coliformes fecales y coliformes totales tanto para el punto
uno (P1) como para el punto dos (P2).
Gráfico 2-3. Número de coliformes mediante SODIS después de 12 días.
Realizado por: Erika Daniela Castillo Hidalgo.
El siguiente gráfico nos indica una reducción significativa de coliformes fecales después de 12
días de haber aplicado el proceso en ambos puntos de muestreo especialmente en el punto dos
(P2) se puede identificar una reducción mayoritaria; esto pudo ser ocasionado debido a las
condiciones climáticas y a la ubicación en la que se encontraban las muestras.
70
00
20
00
14
00
0
11
70
0
P U N T O U N O ( P 1 ) P U N T O D O S ( P 2 )
S O D I S
REDUCCIÓN DE COLIFORMES MEDIANTE SODIS DESPUÉS DE 12
DÍASColiformes Fecales NMP/100ml Coliformes Totales NMP/100ml
-
29
3.1.3.1.4. Identificación del número de coliformes en las placas Compact Dry EC para SODIS.
1
2
3
4
Ilustración 1-3. Identificación de coliformes SODIS.
Realizado por: Erika Daniela Castillo Hidalgo.
En los gráficos presentes se pueden diferenciar a los coliformes fecales que poseen coloración
azul y a coliformes totales identificados por el color rojo; en la imagen 1 perteneciente al punto 1
de muestreo se pudieron observar coliformes fecales y totales aproximadamente en las mismas
proporciones, en el punto 2 de muestreo (imagen 2) se pudo observar mayor cantidad coliformes
fecales que de coliformes totales.
Al transcurrir 12 días, en el punto 1 (imagen 3) y en el punto 2 (imagen 4), se encontraron una
reducción significativa de coliformes fecales y en menor cantidad coliformes totales; esto pudo
ser producto de las condiciones climáticas y la ubicación en la que se encontraban las muestras.
-
30
3.1.3.2. SODIS/Dip-Coating.
3.1.3.2.1. Inmovilización del TiO2 en las varillas de vidrio (Dip-Coating).
Tabla 3-3. Inmovilización del dióxido de titanio (TiO2) en las varillas de vidrio.
En esta tabla se encuentran representados los valores adquiridos en cada repetición aplicada para
inmovilizar dióxido de titanio en 22 varillas de vidrio mediante el método Dip-Coating. Al utilizar
veinte y dos varillas de vidrio de boro silicato y realizar doce repeticiones del proceso en cada
una de ellas para determinar su peso después de dos horas de actuar con el TiO2, se obtuvieron
los siguientes resultados:
N° de
Varilla
Pi (g) R1
(g)
R2
(g)
R3
(g)
R4
(g)
R5
(g)
R6
(g)
R7
(g)
R8
(g)
R9
(g)
R10
(g)
R11
(g)
R12
(g)
1 12,52 12,50 12,48 12,50 12,52 12,50 12,52 12,52 12,52 12,52 12,56 12,52 12,54
2 12,54 12,54 12,56 12,58 12,60 12,62 12,66 12,64 12,64 12,64 12,64 12,62 12,62
3 12,62 12,60 12,60 12,60 12,60 12,60 12,62 12,60 12,60 12,62 12,64 12,58 12,64
4 12,64 12,62 12,62 12,64 12,62 12,60 12,64 12,62 12,62 12,64 12,64 12,62 12,66
5 12,64 12,64 12,66 12,68 12,64 12,64 12,66 12,64 12,64 12,66 12,66 12,62 12,66
6 12,70 12,70 12,70 12,70 12,70 12,70 12,72 12,70 12,68 12,72 12,72 12,66 12,72
7 12,70 12,70 12,70 12,70 12,72 12,70 12,72 12,70 12,72 12,74 12,70 12,70 12,72
8 12,72 12,72 12,70 12,72 12,72 12,72 12,74 12,72 12,74 12,74 12,72 12,72 12,74
9 12,72 12,74 12,74 12,76 12,74 12,74 12,74 12,74 12,74 12,76 12,74 12,72 12,74
10 12,78 12,80 12,78 12,78 12,78 12,78 12,78 12,78 12,76 12,80 12,78 12,76 12,80
11 12,80 12,80 12,80 12,78 12,80 12,80 12,80 12,80 12,78 12,82 12,82 12,78 12,82
12 12,80 12,80 12,80 12,80 12,80 12,80 12,82 12,80 12,80 12,82 12,84 12,78 12,82
13 12,82 12,84 12,84 12,84 12,84 12,82 12,84 12,84 12,82 12,86 12,84 12,80 12,84
14 12,84 12,84 12,84 12,84 12,84 12,82 12,86 12,84 12,82 12,86 12,84 12,82 12,86
15 12,84 12,84 12,84 12,84 12,84 12,84 12,86 12,84 12,86 12,86 12,86 12,84 12,86
16 12,84 12,84 12,84 12,84 12,84 12,86 12,86 12,84 12,86 12,86 12,86 12,86 12,88
17 12,88 12,88 12,90 12,92 12,94 12,96 12,98 12,98 12,98 13,00 12,98 13,00 12,90
18 12,90 12,90 12,92 12,90 12,90 12,90 12,92 12,90 12,90 12,92 12,90 12,86 12,92
19 13,00 13,00 13,02 13,02 13,02 13,00 13,02 13,02 13,00 12,98 13,04 13,02 13,02
20 13,02 13,02 13,04 13,04 13,04 13,00 13,04 13,02 13,00 13,04 13,04 13,02 13,04
21 13,08 13,06 13,08 13,08 13,08 13,06 13,08 13,08 13,08 13,10 13,08 13,04 13,10
22 13,08 13,10 13,10 13,08 13,10 13,10 13,10 13,10 13,12 13,10 13,10 13,10 13,12
Realizado por: Erika Daniela Castillo Hidalgo.
La variación de los pesos en las varillas es consecuencia de aspectos como: su origen, varillas
sometidas a un proceso de secado en horno (35 °C) y a su vez a causa del lavado con agua
destilada, ocasionando que partículas de TiO2 se vayan adhiriendo en proporciones distintas en
cada una de ellas. Sin embargo, estos resultados no han variado significativamente.
-
31
Tabla 4-3. Peso final de las varillas de vidrio con dióxido de titanio inmovilizado en ellas.
En la presente tabla se encuentran representados los resultados adquiridos al finalizar la
inmovilización de dióxido de titanio en las 22 varillas mediante Dip-Coating.
N° de
Varilla
Peso de la varilla con
rugosidad (g)
Longitud de la
varilla (cm)
Diámetro de la
varilla (mm)
Peso de
TiO2 en g
Peso final de la
varilla (g)
1 12,52 20 6 0,02 12,54
2 12,54 20 6 0,08 12,62
3 12,62 20 6 0,02 12,64
4 12,64 20 6 0,02 12,66
5 12,64 20 6 0,02 12,66
6 12,70 20 6 0,02 12,72
7 12,70 20 6 0,02 12,72
8 12,72 20 6 0,02 12,74
9 12,72 20 6 0,02 12,74
10 12,78 20 6 0,02 12,80
11 12,80 20 6 0,02 12,82
12 12,80 20 6 0,02 12,82
13 12,82 20 6 0,02 12,84
14 12,84 20 6 0,02 12,86
15 12,84 20 6 0,02 12,86
16 12,84 20 6 0,04 12,88
17 12,88 20 6 0,02 12,90
18 12,90 20 6 0,02 12,92
19 13,00 20 6 0,02 13,02
20 13,02 20 6 0,02 13,04
21 13,08 20 6 0,02 13,10
22 13,08 20 6 0,04 13,12
Realizado por: Erika Daniela Castillo Hidalgo.
Adquiriendo una relación del peso adherido de dióxido de titanio a las 22 varillas de vidrio, se
obtuvo del total antes mencionado, una adhesión de 0,04 gramos en la varilla número 22 y número
16; teniendo un resultado sobresaliente en la varilla número 2 en la que su adhesión fue de 0.08
gramos.
-
32
Tabla 5-3. Varillas de vidrio con dióxido de titanio seleccionadas al azar, de acuerdo al peso final
adquirido para someterlas al proceso SODIS/Dip-Coating.
En la tabla que antecede se indica el número de varillas de vidrio inmovilizadas con dióxido de
titanio, las cuales se han seleccionado al azar, obteniendo en todas las varillas el mismo peso de
adhesión del reactivo indicado.
N° de
Varilla
Peso final
de la varilla
(g).
Longitud de
la varilla
(cm).
Diámetro
de la varilla
(mm).
Peso de
TiO2 (g).
Peso varilla
TiO2
después de
12 días
Punto de muestreo 1 (P1).
1 12,7481 20 6 0,02 12,7482
2 12,7512 20 6 0,02 12,7612
3 12,7623 20 6 0,02 12,7801
4 12,7753 20 6 0,02 12,8002
5 12,8212 20 6 0,02 12,8213
Punto de muestreo 2 (P2).
6 12,8404 20 6 0,02 12,8404
7 12,8790 20 6 0,02 12,8801
8 12,9396 20 6 0,02 12,9400
9 13,1143 20 6 0,02 13,1201
10 13,1375 20 6 0,02 13,1400
Realizado por: Erika Daniela Castillo Hidalgo.
De las 22 varillas sometidas al tratamiento se tomaron 10 varillas al azar, en las cuales el peso de
adhesión fue de 0,02 gramos obteniendo como resultado un peso equitativo de TiO2 entre ellas.
Las varillas inmovilizadas con dióxido de titanio generalmente mantuvieron el mismo peso, no
existió pérdida del reactivo.
-
33
3.1.3.2.2. Desinfección por radiación solar empleando Dip-Coating.
Tabla 6-3. Resultados del análisis microbiológico de SODIS/TiO2
En la presente tabla se encuentran representados los valores adquiridos de coliformes fecales y
coliformes totales presentes en cada una de las muestras después de ser expuestos a la radiación
solar con intervalos de tiempo correspondiente al proceso fotocatalítico SODIS/Dip-Coating.
IDENTIFICACIÓN
LÍMITE
MÁXIMO
(NMP/100 ml)
SODIS/Dip-Coating.
TIPO DE
COLIFORMES
TIEMPO
(min)
TEMPERATURA
(°C)
P1
(NMP/100
ml)
P2
(NMP/100
ml)
Fecales
0
18,1
2000 24000 24000
Totales N/E 20850 19220
Fecales
60
26
2000 13950 13475
Totales N/E 17235 15470
Fecales
120
30
2000 6150 9225
Totales N/E 14620 13110
Fecales
180
42
2000 3900 100
Totales N/E 12500 1100
N/E: No establecido en la norma aplicada.
Realizado por: Erika Daniela Castillo Hidalgo.
Al someter las muestras a la radiación solar se obtuvo un resultado favorable a 180 minutos y 42
°C, que indicó que en el punto 1 hubieron 3900 NMP/100 ml de coliformes fecales y 12500 de
coliformes totales NMP/100 ml; mientras que en el punto 2 hubieron 100 NMP/100 ml de
coliformes fecales y 1100 de coliformes totales NMP/100 ml; donde esta última presentó un
menor crecimiento microbiano en los rangos de temperatura y tiempo establecidos. Lo que a la
vez se indica en la Gráfica 3-3.
-
34
3.1.3.2.3. Desinfección por radiación solar empleando Dip-Coating después de 12 días.
Tabla 7-3. Conteo de coliformes después de 12 días de aplicación de SODIS/Dip-Coating.
En esta tabla se encuentran representados los resultados obtenidos al realizar un análisis para
identificar el número de coliformes fecales y totales de las muestras del punto 1 y del punto 2
después de 12 días de haber aplicado el proceso SODIS/Dip-Coating.
IDENTIFICACIÓN
LÍMITE MÁXIMO
(NMP/100 ml)
SODIS/TiO2
TIPO DE
COLIFORMES
TIEMPO
(días)
P1
(NMP/100
ml)
P2
(NMP/100
ml)
Fecales 12 2000 100 100
Totales 12 N/E 300 1000
N/E: No establecido en la norma aplicada.
Realizado por: Erika Daniela Castillo Hidalgo
Al haber transcurrido un período de 12 días la cantidad de coliformes fecales y coliformes totales
en el proceso disminuyó, indicando con esto la efectividad del proceso SODIS/Dip-Coating en el
tiempo. Lo que a la vez se indica en la Gráfico 4-3.
3.1.3.2.4. Verificación de la reducción de coliformes mediante SODIS/Dip-Coating.
Gráfico 3-3. Número de coliformes reducidas mediante SODIS/ Dip – Coating.
Realizado por: Erika Daniela Castillo Hidalgo.
39
00
10
0
12
50
0
11
00
P U N T O U N O ( P 1 ) P U N T O D O S ( P 2 )
S O D I S / D I P - C O A T I N G
REDUCCIÓN DE COLIFORMES MEDIANTE SODIS/DIP-COATING
Coliformes Fecales NMP/100ml Coliformes Totales NMP/100ml
-
35
Se evidenció una reducción significativa para los dos puntos de muestreo, pero en el punto dos
(P2) existió una reducción ma
top related